PPGEG - Programa de Pós-graduação em Engenharia Geotécnica
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Item Estimativa da rugosidade e das perdas de carga ao longo de túneis adutores de circuitos hidráulicos em usinas hidrelétricas.(2019) Costa, Mary Elma Ferreira; Gomes, Romero César; Ferreira, Lucas Deleon; Pereira, Eleonardo Lucas; Martinez, Carlos BarreiraNo projeto de usinas hidrelÈtricas, a fase de dimensionamento das estruturas hidr·ulicas, no caso de t˙neis adutores, È de grande import‚ncia para se obter valores teÛricos de perda de carga aferidos com os dados levantados em campo durante as escavaÁıes, de modo a garantir a mesma ou menor perda de carga para o circuito hidr·ulico de geraÁ„o, garantindo assim a energia na qual a usina foi concebida. O uso de t˙neis como condutores de ·gua exige que suas caracterÌsticas hidr·ulicas sejam conhecidas pelo projetista, podendo ser executados em diversos formatos, com grandes dimensıes e possuindo ou n„o revestimento. O objetivo geral deste estudo È calcular a perda de carga durante o dimensionamento dos t˙neis adutores, atravÈs do uso de algumas metodologias existentes para a determinaÁ„o do coeficiente de rugosidade em t˙neis e comparar os resultados obtidos nos c·lculos teÛricos com dados experimentais das escavaÁıes. Os c·lculos realizados para as usinas hidroelÈtricas de Capim Branco I e Cachoeir„o s„o usados como estudos de caso. A caracterizaÁ„o do maciÁo È realizada atravÈs das interpretaÁıes das sondagens e observaÁıes em campo, aplicando os tratamentos especÌficos nas ·reas onde forem necess·rias e com isso adotar valores adequados para o coeficiente de rugosidade (manning). Os resultados da an·lise das perdas de carga na fase do projeto executivo, dever„o ser iguais ou menores aos dos c·lculos do projeto b·sico, que foram objeto de contrataÁ„o das turbinas, para garantir maior confiabilidade na geraÁ„o de energia das usinas hidroelÈtricas.Item Emprego da fotogrametria digital terrestre para análise de estabilidade de maciços rochosos. Caso de estudo na pedreira paralisada Mariano de Abreu, Belo Horizonte/MG.(2019) Sant’Anna, Saulo Nunes; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Lana, Milene Sabino; Parizzi, Maria GiovanaO presente trabalho visa discutir dois métodos de aquisição de dados geotécnicos de maciços rochosos. A área de estudo é uma pedreira de brita desativada, localizada na região Leste da cidade de Belo Horizonte, Minas Gerais, onde afloram gnaisses migmatizados, com constante queda de blocos. Os métodos empregados foram as aquisições de dados geotécnicos por meio tradicional — com mapeamento de frente de talude, já convencionado e aplicado em praticamente todos os levantamentos geotécnicos de taludes — e remoto — com fotogrametria digital terrestre para caracterização das descontinuidades. O estudo consistiu inicialmente na caracterização das descontinuidades com valoração dos índices relativos à resistência, compressão uniaxial da rocha intacta, persistência, espaçamento, orientação, preenchimento, abertura, rugosidade das paredes, grau de intemperismo e presença de água em descontinuidades. Com tais dados pôde-se enquadrar os taludes da pedreira pelas classificações geomecânicas RMR (Rock Mass Rating) e SMR (Slope Mass Rating). Os resultados evidenciaram diferenças nos ranges de detecção de estruturas, sendo que a fotogrametria se mostrou mais completa, com mais dados de descontinuidades do que o mapeamento tradicional, mas restritiva, com deficiência na obtenção de estruturas oblíquas ao talude. Quanto às classificações do maciço, houve queda considerável do índice SMR comparado ao RMR, indicando instabilidade teórica por rupturas planares e em cunha do maciço em alguns pontos, o que se traduziu em susceptibilidade em queda de blocos. A velocidade de aquisição de dados foi praticamente a mesma nos dois métodos, mas na questão da segurança operacional a fotogrametria mostrou maior comodidade para o operador, com risco de acidentes muito baixos.Item Análise de soluções para projeto de fundação de aterro sobre solo compressível no km 571+100 da pista norte da BR-381.(2019) Bicalho, Anna Luiza Braga Amaral; Pereira, Eleonardo Lucas; Pereira, Eleonardo Lucas; Oliveira, Tales Moreira de; Silva, Rodolfo Gonçalves Oliveira daA execução de aterros sobre solos moles ainda é um grande desafio na engenharia geotécnica, inclusive na engenharia rodoviária. Estes solos apresentam grandes dificuldades construtivas em função de suas características peculiares, tais como a baixa capacidade de suporte e a elevada compressibilidade. Diversas técnicas vêm sendo adotadas em fundações de aterros sobre solos moles, com o intuito de acelerar e estabilizar os recalques, e cada uma delas apresenta vantagens e desvantagens em sua utilização, a depender do caso analisado. Este trabalho consiste na apresentação de um estudo de caso da fundação de aterro sobre solo mole em um trecho da BR-381 (Fernão Dias) – Pista Norte. O local em estudo possui 120 metros de extensão, e apresenta, atualmente, afundamento na pista de rolamento devido a presença de solo compressível em seu subleito. Para solucionar o problema, foram analisados os recalques em função do tempo para cinco soluções geotécnicas. Dentre as soluções analisadas estão: a simples reconstrução do aterro (sem o uso de drenagem profunda), a remoção e substituição da camada de solo mole, atualmente em desuso na engenharia rodoviária, a utilização de sobrecarga temporária aliada à execução de drenagem profunda e a utilização somente de drenagem profunda na espessura com solo mole, ambas soluções mais usuais, e, por fim, a utilização de material leve (EPS) na reconstrução do corpo do aterro, uma solução menos comum e com algumas limitações econômicas. Para as análises computacionais foram realizadas por meio do software Geostudio 2018. Com base nos parâmetros adotados e análises efetuadas, a melhor resposta, do ponto de vista técnico e econômica foi a execução do aterro considerando o uso de drenagem profunda, sem aplicação de sobrecarga.Item Modelagem geoestatística de variáveis geomecânicas estudo de caso : Mina Córrego do Sítio, Santa Bárbara/MG.(2019) Vilca, Yulder Cardenas; Lana, Milene Sabino; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Lana, Milene Sabino; Cabral, Ivo Eyer; Pinto, Cláudio Lúcio LopesUma maior confiabilidade no conhecimento da distribuição espacial dos dados geotécnicos é essencial para uma melhor caracterização do maciço rochoso, que é base dos dimensionamentos das escavações em mineração. Métodos geoestatísticos são amplamente utilizados para estimativa de recursos minerais (teores), mas também vem sendo utilizados para estimar outros tipos de variáveis, como parâmetros geomecânicos. Este estudo contempla a elaboração e validação de modelos de blocos obtidos por meio do banco de dados geotécnicos da mina de ouro de Córrego do Sítio, de propriedade da AngloGold Ashanti. Os parâmetros de qualidade do maciço rochoso relativos aos sistemas de classificação RMR são obtidos por meio de descrição de furos e mapeamento em campo. Portanto, a interpolação destes dados é essencial para auxiliar na aplicação de verificação de estabilidade dos maciços e na validação das reservas, assim como também no suporte da rotina das operações de mina. No desenvolvimento do presente trabalho foram direcionados os estudos para análises variográficas na variável RMR e cada um dos seus parâmetros individuais a fim de encontrar a variabilidade espacial dos mesmos, para depois se determinar estimativa via Krigagem das Indicatrizes, Krigagem Ordinária e Simulação Geoestatística pelo Indicador. Para isso foram realizadas transformações dos valores originais em variáveis categóricas de equivalência para a obtenção de um modelo geomecânico com maior representatividade no maciço rochoso. Após essas análises, os resultados dos modelos foram comparados com as expectativas de campo com base do conhecimento geológico, geotécnico e estrutural da região avaliada. As comparações dos modelos foram realizadas a partir da Krigagem das Indicatrizes e a variância dos resultados obtidos pela Krigagem Ordinária. Assim, finalmente foi direcionada uma proposta de malha de amostragem considerando a anisotropia dos resultados na variável RMR permitindo dar suporte às operações de mina e planejamento de lavra, que teve uma melhor interpretação dos resultados, e suporte na tomada de decisões nos projetos de lavra.Item Fechamento de barragens de contenção de rejeitos da mineração.(2017) Bento, Gláucia Rodrigues; Lima, Hernani Mota de; Lima, Hernani Mota de; Porto, Thiago Bomjardim; Custódio, Gisele SantosA mineração, setor de importante contribuição socioeconômica, enfrenta inúmeros desafios, principalmente técnicos e legais. Dentre alguns desafios técnicos do setor destaca-se a disposição dos rejeitos, que em sua maioria, são realizados em barragens. O Brasil detém em seu histórico, graves desastres em barragens, com destaque para o rompimento da barragem de Fundão em 2015. Nesse contexto, as mineradoras necessitam cada vez mais de soluções tecnológicas para minimizar os riscos de rupturas de barragens, que podem alcançar graves magnitudes. Nos últimos anos, outros métodos de disposição de rejeitos têm evoluído positivamente e assumido maior expressão, desta forma, as investigações geotécnicas assumem importante papel para avaliação e apropriada utilização dos materiais nos projetos, gerando maior confiabilidade e segurança. Já dentre os desafios legais, observa-se que o Brasil ainda não dispõe de uma legislação efetiva com definição de responsabilidades, quanto aos estudos necessários ao processo de fechamento de uma barragem, embora o país caminhe no sentido de criar um arcabouço legal relativo a este assunto. Em 2017, a legislação de barragens de rejeito no Brasil, passa por um período de mudanças principalmente nas esferas federais e estaduais. Assim, este trabalho visa apresentar termos, critérios, exigências de legislações e tendências aplicáveis ao fechamento de barragens de contenção de rejeitos da mineração, que surge a partir do momento em que a estrutura chega ao seu final de vida útil ou que inovações tecnológicas permitam a eliminação das barragens. O estudo de caso desta dissertação apresenta a barragem de contenção de rejeitos de minério de ferro de propriedade da Vallourec Mineração. As inovações tecnológicas aliadas as alterações nas etapas de processamento industrial de minério de ferro, com a construção de uma usina de rejeitos filtrados, culminaram em duas principais consequências positivas: o empilhamento drenado e a possibilidade de recuperação do minério de ferro contido no rejeito (da ordem de 47% de Fe).Item Calibração do modelo numérico por meio da abordagem probabilística e da diluição estruturalmente controlada no método de lavra sublevel stoping.(2019) Batista, Gustavo Antônio Pereira; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Charbel, Paulo AndréA diluição não planejada representa um dos fatores que mais impactam economicamente a indústria da mineração. O seu aumento torna o processo de escavação instável e provoca o acréscimo nos custos de transporte, tratamento de minério e deposição do rejeito podendo inviabilizar áreas de lavra. A predição de eventos de instabilidade não desejados em uma mina subterrânea pode dar-se a partir da aplicação do conceito de retroanálise, a fim de proceder com a calibração do modelo. Nesse contexto, esta tese apresenta uma metodologia de retroanálise por meio de interpretações tridimensionais de juntas ubíquas e seus impactos na prevenção da diluição não planejada em lavra de veios estreitos pelo método sublevel stoping, bem como os resultados da calibração dos parâmetros de resistência do maciço em áreas escavadas a 750m de profundidade utilizando o critério de ruptura de Mohr-Coulomb. Os parâmetros de resistência do maciço foram calibrados utilizando um método probabilístico, respeitando a heterogeneidade natural do maciço rochoso e quantificando o dano causado a partir da probabilidade de ruptura. Após determinar a envoltória de ruptura, e fundamentado nos resultados da calibração do modelo com os dados reais de instabilidade, foi proposto um novo design de lavra com o intuito de reduzir a diluição não planejada e aumentar a produtividade. Quatro exemplos com o novo layout, a uma profundidade de 850m, foram analisados tornando possível determinar as condições de instabilidade da região de lavra, quantificar a diluição não planejada e comparar os resultados do layout antigo, além de demonstrar os ganhos na performance operacional e na redução da diluição. Os estudos corroboram para a importância da aplicação de uma metodologia adequada na previsão do comportamento do maciço e na identificação de áreas instáveis, sendo considerada fator essencial para o desenvolvimento de projetos de suporte assertivos e consequentemente a causa para a elevação dos índices de segurança no âmbito laboral.Item Caracterização da escória de ferro-níquel para aplicação como enrocamento de diques galgáveis drenantes.(2019) Costa, João Paulo Rodrigues da; Fernandes, Gilberto; Fernandes, Gilberto; Gomes, Guilherme José Cunha; Silva, Rodolfo Gonçalves Oliveira daO aumento da produção de resíduos gerados nas atividades de mineração tem incrementado a possibilidade de reaproveitamento desses resíduos em aplicações geotécnicas, visando à redução dos impactos ambientais e à redução dos custos. A reciclagem e o reaproveitamento de materiais oriundos da extração mineral têm desempenhado um papel decisivo na recuperação das estradas, construção de barragens, melhoria e reforço de solos. Entretanto, estas aplicações necessitam de uma avaliação criteriosa que possa justificar a viabilidade técnica, econômica e ambiental do aproveitamento desses resíduos. Neste contexto, o presente trabalho tem o objetivo de avaliar o uso da escória de ferro-níquel em uma unidade operacional do Pará como enrocamento de diques galgáveis drenantes, sendo apresentados os resultados obtidos na caracterização tecnológica (ensaios de granulometria, abrasão Los Angeles, lixiviação, solubilização, ciclagem, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura – MEV e fluorescência de raios X). A escória de ferro-níquel se mostrou um material competente para aplicação como enrocamento de diques galgáveis drenantes visto que apresentou propriedades semelhantes as rochas básicas e em comparação com outros enrocamentos avaliados por outros autores obteve bons resultados de suas propriedades. A aplicação da escória de ferro-níquel na construção de diques galgáveis drenantes irá gerar a redução do volume ocupado pelo pátio além de reduzir os custos de implantação dessas estruturas, uma vez que será utilizado um material disponível na própria unidade.Item Análise geotécnica em estacas hélice contínua no município de Sinop-MT.(2019) Romanini, Augusto; Porto, Thiago Bomjardim; Porto, Thiago Bomjardim; Ferreira, Lucas Deleon; Azevedo, Crysthian Purcino Bernardes; Crispim, Flavio AlessandroO projeto de estruturas de fundação profundas utilizando métodos semi-empíricos não possibilita a verificação da probabilidade de falha, podendo resultar em estruturas superdimensionadas ou subdimensionadas em termos de ocorrência de falhas. O uso de fatores de segurança (FS) globais ou parciais, nem sempre propiciam o conhecimento real segurança de uma estrutura de fundações. Atrelado a isso, pode-se citar também a influência do ensaio do tipo SPT (Standard Penetration Test) que implica no resultado do dimensionamento pelos métodos semi-empíricos. As provas de cargas possibilitam medir uma carga real e respectivo deslocamento, que podem levar a estrutura de fundação a ruptura ou não, com o intuito de compreender o comportamento da estaca e sua respectiva interação com solo por meio da aplicação do carregamento. Nesse quesito, a pesquisa analisou 8 provas de cargas estáticas realizadas em estacas do tipo hélice contínua, de 4 diâmetros diferentes e com comprimento de 30 m cada, executadas no município de Sinop – MT, por meio de sondagens do tipo SPT realizou-se o dimensionamento destas estacas utilizando método de Décourt-Quaresma (1978;1996) e conduziu-se o mapeamento geotécnico utilizando o banco de sondagens disponíveis. Através das cargas obtidas pela interpretação de provas e métodos semi-empíricos realizou-se a análise do comportamento das cargas, recalque e de confiabilidade dessas estacas. Observou-se que o método de Décourt-Quaresma (1978;1996) subestima a carga admissível das estacas quando comparado as cargas obtidas a partir das provas de carga. Nota-se que o FS igual a 2,0 resultou em análise de confiabilidade em que a ocorrência da carga de trabalho ocorre de forma certa (a cada 1 dia) ou frequente (a cada 1 semana) ou provável (a cada 1 mês), algumas análises resultaram em probabilidade de falha considerada ocasional com a carga de trabalho ocorrendo a cada 1 ano, porém, quando a carga é dimensionada em função dessa expectativa de falha ocorrem FS negativos ou carga de trabalho abaixo do esperado pelo método de dimensionamento semi-empírico utilizado. Algumas análises retornam FS próximos ou abaixo do valor de 1,0, indicando que a falha é certa. A análise probabilística mostrou-se como uma importante ferramenta para a análise de cargas em estacas.Item Modelagem numérica tridimensional para análise de eventos de ruptura na base de pilares inclinados em rocha foliada.(2019) Corredor Herrera, Jaime Andres; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Maia, Karla Cristina Araújo PimentelO corpo mineralizado da Mina Pilar de Goiás se apresenta em forma de veios de quartzo tabulares a lenticulares com espessura média de 1,5 m, mergulha suavemente entre 18° e 22° na direção SSW, o qual é explorado pelo método de lavra Câmaras e Pilares. Durante a finalização dos painéis de lavra nos setores RS 602/RS 603 no período entre agosto – setembro de 2017, foram identificadas as primeiras evidencias de puncionamento do piso, representados pela formação de trincas e protuberâncias longitudinais e obliquas ao eixo das câmaras de produção, seguido de frequentes registros de perda espontânea de massa dos pilares. Esta sequência de eventos levou à decisão de interromper e interditar indefinidamente o setor de produção com o intuito de estabelecer uma metodologia de monitoramento da deformação e entendimento do fenômeno. Uma revisão detalhada das informações geológicas do setor permitiu formular uma estreita relação das instabilidades com a presença local de uma camada concordante de 5 metros de espessura de Talco Xisto na base dos pilares. As deformações, quebras e recalques dos pisos e dos pilares neste maciço rochoso de resistência particularmente baixa foram tratados analogicamente sob os conceitos de capacidade última de carga para fundações quadradas rasas. Para oferecer uma análise mais próxima das características observadas em terreno, realizou-se uma estimativa do comportamento tensão deformação do maciço rochoso por modelagem numérica tridimensional por elementos finitos no software RS3 da RocScience®, devido às particularidades nos formatos das escavações como galerias shanty Back, pilares assimétricos anisotrópicos. Para calibração dos resultados de deslocamento na base de pilares em maciço anisotrópico, forem verificados os efeitos das tensões horizontais e cargas por cisalhamento com testes preliminares em médio homogêneo, os quais replicaram de maneira satisfatória as observações de campo, em contraste com as amplas variações dos resultados dos modelos analíticos para capacidade de carga de fundações para camadas horizontais.Item Análise do comportamento de telas de impacto para contenção de blocos de rocha.(2019) Santos, Renata Pinto; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Maia, José Allan CarvalhoQuedas de bloco são fenômenos de alta velocidade e difícil previsão. Fatores de diferentes naturezas podem dar início ao processo de movimentação do bloco rochoso. Nesse contexto enquadra-se a Montanha Y, situada na cidade do Provo, estado de Utah - Estados Unidos da América, foco desse estudo. Essa montanha é palco de frequentes eventos de quedas de bloco, onde foram registrados consequências e danos associados. O presente trabalho propões uma intervenção passiva, utilizando telas de alto impacto, para a solução do problema. As intervenções passivas consistem em instalações de estruturas de convivência em taludes e encostas para interceptação de blocos através da análise de sua possível trajetória. Diferentemente das intervenções ativas, neste caso ocorre o desprendimento do bloco do maciço rochoso e o intuito é a interceptação do bloco ou o desvio de sua trajetória. Para a análise da trajetória foi utilizado o software Rocfall v5.0 (Rocscience, 2014). A partir das simulações é possível verificar que a trajetória e o alcance do bloco são influenciados por parâmetros intrínsecos ao bloco e à superfície de impacto. Portanto, o trabalho apresenta o dimensionamento do projeto de telas de impacto, a determinação do local de instalação do sistema e uma análise paramétrica dos dados relevantes que envolvem o problema com o objetivo de avaliar o comportamento da tela, bem como a influência desses parâmetros na análise.